JPH07113735B2 - Lighting optics - Google Patents
Lighting opticsInfo
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- JPH07113735B2 JPH07113735B2 JP61212064A JP21206486A JPH07113735B2 JP H07113735 B2 JPH07113735 B2 JP H07113735B2 JP 61212064 A JP61212064 A JP 61212064A JP 21206486 A JP21206486 A JP 21206486A JP H07113735 B2 JPH07113735 B2 JP H07113735B2
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- G03F7/70058—Mask illumination systems
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Lasers (AREA)
- Light Sources And Details Of Projection-Printing Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザーのようなコリメートされた光源を使
って対象物を均一に照明するための照明用光学装置に関
し、特にIC等の半導体素子を製造するための露光装置に
適した照明光学装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an illumination optical device for uniformly illuminating an object using a collimated light source such as a laser, and particularly to a semiconductor element such as an IC. The present invention relates to an illumination optical device suitable for an exposure apparatus for manufacturing a.
従来、IC等の半導体素子を製造するための露光装置に適
した照明光学装置としては、例えば特開昭56-81813号公
報に開示されているように、楕円鏡と１個の多数光源像
形成手段としてのオプティカルインテグレータを用いた
ものや、また、照明の均一性をより高めるために特開昭
58-147708号公報に開示される如く、直列配置された２
個のオプティカルインテグレータを用いたものが知られ
ている。しかし、これらの照明光学装置においては光源
として、超高圧水銀灯を用いており、短波長域での発光
特性が不十分で光量も小さなものしか得ることが出来な
いという欠点があった。このため、超高圧水銀灯に代わ
る短波長用の高出力光源としてレーザーを用いることが
提案されてきている。2. Description of the Related Art Conventionally, as an illumination optical apparatus suitable for an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element such as an IC, an ellipsoidal mirror and one multi-source image formation are disclosed, for example, as disclosed in JP-A-56-81813. A method using an optical integrator as a means, and in order to further increase the uniformity of illumination
As disclosed in Japanese Patent No. 58-147708, two arranged in series
Those using a single optical integrator are known. However, in these illumination optical devices, an ultrahigh pressure mercury lamp is used as a light source, and there is a drawback that light emission characteristics in a short wavelength region are insufficient and only a small amount of light can be obtained. For this reason, it has been proposed to use a laser as a high-power light source for short wavelengths, which replaces the ultra-high pressure mercury lamp.
しかしながら、上記のような照明光学装置の光源とし
て、ある種のレーザー（例えば、エキシマ・レーザー,Y
AGレーザーなど）を用いる場合、レーザーのパワーが非
常に強いため、レンズそのものを破壊したり、レンズ内
部の反射により、ウエハ上に、ゴースト光が現れる恐れ
があった。However, as a light source of the illumination optical device as described above, some lasers (eg, excimer laser, Y
When using an AG laser or the like), the power of the laser is so strong that the lens itself may be destroyed, or ghost light may appear on the wafer due to reflection inside the lens.
そこで本発明の目的は、これらの問題点の解消し、レー
ザーのようなある波長での光強度が非常に強い光源を使
用しても、レンズ等の光学素子を破壊する恐れがなく、
また照射物体上で効率がよくしかも均一な光強度分布を
得ることのできる照明光学装置を提供することにある。Therefore, the object of the present invention is to eliminate these problems, even when using a light source having a very strong light intensity at a certain wavelength such as a laser, there is no fear of destroying optical elements such as lenses,
Another object of the present invention is to provide an illuminating optical device capable of obtaining an efficient and uniform light intensity distribution on an illuminated object.
本発明は、レーザー等の平行光束を供給する光源手段10
からの光束をレティクルＲやマスク，ウエハＷ等の被照
明物体上にて、レーザー光束の断面内の強度分布むらに
もかかわらず均一照明を行うために、光源手段10から供
給される光束から複数の光源像を形成するための２次光
源形成手段１と、この２次光源形成手段１からの射出光
束中に配置された３次光源形成手段４、及び３次光源形
成手段４からの射出光束中に配置されたコンデンサーレ
ンズ６とを有する照明光学装置を基本としている。そし
て、前記２次光源形成手段は、その入射光側面に該２次
光源形成手段の厚さD1より長い焦点距離f1を有する複数
のレンズ面1aを有し、前記２次光源形成手段による前記
複数の光源像10aが前記２次光源形成手段の射出側空間
中に形成される構成としたものである。The present invention provides a light source means 10 for supplying a parallel light flux such as a laser.
A plurality of light fluxes supplied from the light source means 10 are provided to uniformly illuminate the light flux from Secondary light source forming means 1 for forming the light source image, the tertiary light source forming means 4 arranged in the light flux emitted from the secondary light source forming means 1, and the light flux emitted from the tertiary light source forming means 4. It is based on an illumination optical device having a condenser lens 6 arranged therein. The secondary light source forming means has a plurality of lens surfaces 1a having a focal length f 1 longer than the thickness D 1 of the secondary light source forming means on the incident light side surface thereof. The plurality of light source images 10a are formed in the exit side space of the secondary light source forming means.
このような構成によれば、レーザー等の光源手段10から
供給される光束が最初に集光される位置が、２次光源形
成手段としての第１オプティカルインテグレータ１の素
子の外部の空間上であるため、光源手段からの光強度が
極めて強い場合にも、集光点での熱によって素子が破壊
される恐れがない。しかも、２次光源形成手段と直列に
配置された３次光源形成手段との組み合わせによって、
３次光源形成手段の射出面上には多数の点光源が形成さ
れ、実質的に均一で大きな面光源が形成されるため、被
照射面上にて効率良く均一な照明を行うことができる。With such a configuration, the position where the light flux supplied from the light source means 10 such as a laser is first focused is on the space outside the element of the first optical integrator 1 as the secondary light source forming means. Therefore, even when the light intensity from the light source means is extremely strong, there is no fear that the element will be destroyed by the heat at the condensing point. Moreover, by combining the secondary light source forming means and the tertiary light source forming means arranged in series,
Since a large number of point light sources are formed on the exit surface of the tertiary light source forming means and a substantially uniform and large surface light source is formed, it is possible to efficiently and uniformly illuminate the irradiated surface.
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples.
第１図は本発明による照明光学装置を、投影型露光装置
の照明装置として用いた場合の一実施例の概略構成を示
す展開光路図である。光源手段としてのレーザー光源10
から供給される光束は実質的にコリメートされており、
２次光源形成手段としての第１オプティカルインテグレ
ータ１によって複数の光源像10aがその射出側空間の面
Ａ上に形成される。この複数光源像10aからの光束は、
正レンズ２を通ってインプットレンズ３により平行光束
に変更されて３次光源形成手段としての第２オプティカ
ルインテグレータ４に入射する。FIG. 1 is a development optical path diagram showing a schematic configuration of an embodiment in which the illumination optical device according to the present invention is used as an illumination device of a projection type exposure apparatus. Laser light source 10 as a light source means
The luminous flux supplied from is substantially collimated,
A plurality of light source images 10a are formed on the surface A of the exit side space by the first optical integrator 1 as the secondary light source forming means. The light flux from this multiple light source image 10a is
After passing through the positive lens 2, it is converted into a parallel light flux by the input lens 3 and is incident on the second optical integrator 4 as a tertiary light source forming means.
ここで、第１オプティカルインテグレータ１は、第2A図
の斜視図に示す如く、四角柱の棒状素子11が複数束ねて
構成されたものであり、各棒状素子11の入射面11aは凸
レンズ面に形成されている。そして、各棒状素子11の入
射面11a上の凸球面によって、棒上素子11の射出面から
離れた位置に光束の集光点を形成し、この点が２次光源
となる。ここでは、レーザー光源を用いているために光
源像には実質的に大きさが無いと考えられ、第１オプテ
ィカルインテグレータ１の射出側には所謂視野レンズの
如きレンズ作用を必要とはしない。従って、棒状素子11
の射出面11bはここでは平面に形成されている。このよ
うな第１オプティカルインテグレータ１の構成によっ
て、その射出側空間の面Ａ上に棒状素子11の数と等しい
数の２次光源が形成される。そして、正レンズ２は第１
オプティカルインテグレータ１による複数２次光源の強
い集光位置を避けるために、２次光源の形成される面Ａ
から離れて配置されている。Here, as shown in the perspective view of FIG. 2A, the first optical integrator 1 is configured by bundling a plurality of quadrangular rod-shaped elements 11, and the incident surface 11a of each rod-shaped element 11 is formed on a convex lens surface. Has been done. Then, the convex spherical surface on the entrance surface 11a of each rod-shaped element 11 forms a condensing point of the light flux at a position away from the exit surface of the rod-shaped element 11, and this point serves as a secondary light source. Here, it is considered that the light source image has substantially no size because the laser light source is used, and the exit side of the first optical integrator 1 does not require a lens action such as a so-called field lens. Therefore, the rod-shaped element 11
The emission surface 11b of is formed flat in this case. With such a configuration of the first optical integrator 1, a number of secondary light sources equal to the number of rod-shaped elements 11 are formed on the surface A of the exit side space. And the positive lens 2 is the first
The surface A on which the secondary light source is formed in order to avoid strong condensing positions of the plurality of secondary light sources by the optical integrator 1.
It is located away from.
第２イプティカルインテグレータ４も、第3A図の斜視図
に示す如く、四角柱状の複数の棒状素子41が束ねられて
構成されたものであるが、その入射面41aと射出面41bと
は共に凸レンズ面に形成されている。そして、第3B図の
断面図に示す如く、両レンズ面の焦点は棒状素子の互い
の対向する面上に位置している。即ち、入射面41aへ光
軸に平行に入射する光束が射出面41bに集光され、入射
面41aに集光状態で入射してくる光束は射出面41bを射出
後、平行光束となるように構成されている。そして、正
レンズ２、インプットレンズ３及び第２オプティカルイ
ンテグレータの入射面41aとに関して、２次光源が形成
されるＡ面と第２オプティカルインテグレータの射出面
としてのＢ面とが共役に構成されている。従って、第２
オプティカルインテグレータ４の射出面Ｂ上には、第１
オプティカルインテグレータ１を構成する棒状素子11の
数と、第２オプティカルインテグレータ４を構成する棒
状素子41の数との積に相当する数の３次光源が形成さ
れ、ここに実質的に均一な面光源が形成される。As shown in the perspective view of FIG. 3A, the second optical optical integrator 4 is also formed by bundling a plurality of rod-shaped elements 41 in the shape of a square pole, and both the entrance surface 41a and the exit surface 41b thereof are convex lenses. Is formed on the surface. Then, as shown in the sectional view of FIG. 3B, the focal points of both lens surfaces are located on the surfaces of the rod-shaped elements facing each other. That is, the light flux that is incident on the incident surface 41a in parallel to the optical axis is condensed on the exit surface 41b, and the light flux that is incident on the incident surface 41a in a condensed state becomes a parallel light flux after exiting the exit surface 41b. It is configured. Then, with respect to the positive lens 2, the input lens 3, and the incident surface 41a of the second optical integrator, the A surface on which the secondary light source is formed and the B surface as the exit surface of the second optical integrator are configured to be conjugate. . Therefore, the second
On the exit surface B of the optical integrator 4, the first
A number of tertiary light sources corresponding to the product of the number of rod-shaped elements 11 constituting the optical integrator 1 and the number of rod-shaped elements 41 constituting the second optical integrator 4 are formed, and a substantially uniform surface light source is formed therein. Is formed.
尚、第１オプティカルインテグレータ１の射出側に配置
される正レンズ２の焦点距離は、この正レンズ２と第２
オプティカルインテグレータ４の入射面との距離にほぼ
等しく配置されている。また、インプットレンズ３の光
源側焦点は前記２次光源が形成されるＡ面上にほぼ一致
しており、２次光源からの光束を平行光束に変換してい
る。The focal length of the positive lens 2 arranged on the exit side of the first optical integrator 1 is
The optical integrator 4 and the optical integrator 4 are arranged at substantially the same distance as the incident surface. The focus of the input lens 3 on the light source side substantially coincides with the surface A on which the secondary light source is formed, and converts the light flux from the secondary light source into a parallel light flux.
第２オプティカルインテグレータ４の射出面Ｂ上の３次
光源からの光束は、アウトプットレンズ５を通って、コ
ンデンサーレンズ６によって収斂され、被照射物体とし
てのレティクルＲ上を照明する。そして、投影対物レン
ズ７により、レティクルＲ上の所定のパターンがウエハ
Ｗ上に転写される。ここで、コンデンサーレンズ６によ
って投影対物レンズ７の入射瞳7a上に、第２オプティカ
ルインテグレータ４の射出面に成形される３次光源の像
が再結像され、所謂ケーラー照明が達成される。尚、ア
ウトプットレンズ５は第２オプティカルインテグレータ
の射出面側の凸面と同様に、視野レンズとして機能して
いるため、必ずしも必要ではなく除去することも可能で
ある。The light flux from the tertiary light source on the exit surface B of the second optical integrator 4 passes through the output lens 5 and is converged by the condenser lens 6 to illuminate the reticle R as the irradiation target object. Then, a predetermined pattern on the reticle R is transferred onto the wafer W by the projection objective lens 7. Here, the condenser lens 6 re-images the image of the tertiary light source formed on the exit surface of the second optical integrator 4 on the entrance pupil 7a of the projection objective lens 7, and so-called Koehler illumination is achieved. Since the output lens 5 functions as a field lens, like the convex surface on the exit surface side of the second optical integrator, it is not always necessary and can be removed.
また、本実施例においては、第１オプティカルインテグ
レータ１の射出側空間の面Ａ上に、口径が可変の第１開
口絞りS1が設けられており、第２オプティカルインテグ
レータ４の射出面Ｂ上にも口径が可変の第２開口絞りS2
が設けられている。この第１開口絞りS1の口径変化によ
って、σ値を一定に保ったまま被照射物体に達する光量
を制御することができ、また第２開口絞りS2の口径変化
によって、σ値を制御することができる。σ値とは、投
影対物レンズのN.A.（開口数）に対する照明光学系のN.
A.の比の値として定義され、この値によって投影対物レ
ンズの解像力とコントラストとのバランスを調整するこ
とができる。このような２つの開口絞りS1,S2の組み合
わせによって、光量の制御とσ値の制御とを独立に行う
ことが可能となり、光源から供給される光量の変化や、
レティクルＲ上の投影パターンの微細度、ウエハ上に塗
布されるレジストの特性等に応じて、それぞれ最適な照
明状態を実現することが可能となる。Further, in the present embodiment, the first aperture stop S 1 having a variable aperture is provided on the surface A of the exit side space of the first optical integrator 1, and the first aperture stop S 1 is provided on the exit surface B of the second optical integrator 4. 2nd aperture stop with variable aperture S 2
Is provided. By changing the aperture of the first aperture stop S 1 , it is possible to control the amount of light reaching the irradiated object while keeping the σ value constant, and by changing the aperture of the second aperture stop S 2 , the σ value is controlled. be able to. The σ value is the N. of the illumination optical system with respect to the NA (numerical aperture) of the projection objective lens.
It is defined as the value of the ratio of A. By this value, the balance between the resolution and the contrast of the projection objective lens can be adjusted. Such a combination of the two aperture stops S 1 and S 2 makes it possible to control the light amount and the σ value independently, and to change the light amount supplied from the light source,
It is possible to realize the optimum illumination state depending on the fineness of the projected pattern on the reticle R, the characteristics of the resist applied on the wafer, and the like.
尚、上記の実施例では２次光源形成手段としての第１オ
プティカルインテグレータ１を、光源側の面に凸球面を
向けた平凸レンズ群としたが、これに限るものではなく
射出面に若干のレンズ作用を持たせることも可能であ
る。In the above embodiment, the first optical integrator 1 as the secondary light source forming means is a plano-convex lens group having a convex spherical surface facing the light source side, but the present invention is not limited to this, and some lenses may be formed on the exit surface. It is also possible to have an action.
以上の如く、本発明によれば、最も強い光強度となる２
次光源形成手段による多数光源像を、該多数光源像形成
手段の外部の空間として素子内部での集光を避けたた
め、レーザーのような光強度が非常に強い光源を使用し
ても、レンズ等の光学素子を破壊する恐れがない。ま
た、照射物体上で均一な光強度分布を効率よく得ること
のできる照明光学装置が実現される。As described above, according to the present invention, the strongest light intensity is obtained.
The multiple light source image formed by the secondary light source forming means is used as a space outside the multiple light source image forming means to avoid condensing inside the element. Therefore, even if a light source having a very strong light intensity such as a laser is used, a lens or the like is used. There is no fear of destroying the optical element of. Further, an illumination optical device that can efficiently obtain a uniform light intensity distribution on the illuminated object is realized.
また、本発明ではレーザー等のコリメートされた光束を
用いるため、２次光源形成手段としての第１オプティカ
ルインテグレータ１の射出面には、視野レンズとしての
機能を持たせる必要がなく平面でもよいので製造も容易
になる。Further, in the present invention, since a collimated light flux such as a laser is used, the exit surface of the first optical integrator 1 as the secondary light source forming means does not need to have a function as a field lens and may be a flat surface. Will also be easier.
尚、上記実施例は投影型露光装置の照明光学装置であっ
たが、本発明はこれに限られるものではなく、種々の露
光装置の照明光学装置としても有効である。また、図示
した構成は、分かり易くするために展開光路図としたも
のであり、実際の装置においては、所望の位置に反射部
材を設けて光路を折り曲げ、装置全体を小型に構成する
ことが望ましいことはいうまでもない。Although the above embodiment is an illumination optical apparatus for a projection type exposure apparatus, the present invention is not limited to this and is also effective as an illumination optical apparatus for various exposure apparatuses. Further, the illustrated configuration is a developed optical path diagram for the sake of clarity, and in an actual device, it is desirable to provide a reflecting member at a desired position to bend the optical path to make the entire device compact. Needless to say.
第１図は本発明による一実施例の概略構成を示す展開光
路図、第2A図は２次光源形成手段としての第１オプティ
カルインテグレータを構成する棒状素子の形状を示す斜
視図、第2B図はその断面図、第3A図は３次光源形成手段
としての第２オプティカルインテグレータを構成する棒
状素子の形状を示す斜視図、第3B図はその断面図であ
る。 〔主要部分の符号の説明〕 10……光源手段（レーザー） １……２次光源形成手段 ４……３次光源形成手段 ６……コンデンサーレンズ R,W……被照射物体 ７……投影対物レンズFIG. 1 is a developed optical path diagram showing a schematic configuration of one embodiment according to the present invention, FIG. 2A is a perspective view showing a shape of a rod-shaped element constituting a first optical integrator as a secondary light source forming means, and FIG. A sectional view thereof, FIG. 3A is a perspective view showing a shape of a rod-shaped element constituting a second optical integrator as a tertiary light source forming means, and FIG. 3B is a sectional view thereof. [Description of symbols of main parts] 10 ... Light source means (laser) 1 ... Secondary light source forming means 4 ... Tertiary light source forming means 6 ... Condenser lens R, W ... Irradiated object 7 ... Projection objective lens
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−100724（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−230629（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−147708（ＪＰ，Ａ)Continuation of front page (56) Reference JP 62-100724 (JP, A) JP 60-230629 (JP, A) JP 58-147708 (JP, A)
Claims (1)
光源手段と、該光源手段から供給されるレーザー光束か
ら複数の２次光源を形成するための２次光源形成手段
と、前記２次光源形成手段からの射出光束中に配置され
た３次光源形成手段と、前記３次光源形成手段からの射
出光束中に配置されたコンデンサーレンズとを有し、前
記２次光源形成手段は、その入射面に複数のレンズ面を
有し該複数のレンズ面によって該２次光源形成手段の射
出面側の該射出面から離れた位置に複数の２次光源を形
成し、該２次光源形成手段の射出面は平面であることを
特徴とする照明光学装置。1. A light source means for supplying a collimated laser light flux, a secondary light source forming means for forming a plurality of secondary light sources from the laser light flux supplied from the light source means, and the secondary light source forming means. From the third light source forming unit and a condenser lens arranged in the light beam emitted from the third light source forming unit, and the secondary light source forming unit has an incident surface on which the light source is formed. A plurality of lens surfaces are formed, and a plurality of secondary light sources are formed on the exit surface side of the secondary light source forming means at a position away from the exit surface by the plurality of lens surfaces, and the exit surface of the secondary light source forming means. Is an illumination optical device characterized by being a plane.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61212064A JPH07113735B2 (en) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | Lighting optics |
| US07/237,847 US4939630A (en) | 1986-09-09 | 1988-08-26 | Illumination optical apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61212064A JPH07113735B2 (en) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | Lighting optics |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5155045A Division JPH0746682B2 (en) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | Projection exposure device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6366553A JPS6366553A (en) | 1988-03-25 |
| JPH07113735B2 true JPH07113735B2 (en) | 1995-12-06 |
Family
ID=16616268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61212064A Expired - Fee Related JPH07113735B2 (en) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | Lighting optics |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07113735B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0771594B2 (en) * | 1985-08-29 | 1995-08-02 | ブラザー工業株式会社 | sewing machine |
| US5335044A (en) * | 1992-02-26 | 1994-08-02 | Nikon Corporation | Projection type exposure apparatus and method of exposure |
-
1986
- 1986-09-09 JP JP61212064A patent/JPH07113735B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6366553A (en) | 1988-03-25 |
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